"刀片",就可以提高整体性能。而由于每块"刀片"都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。
这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点,同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标,比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中,这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求;有的还通过内置的负载均衡技术,有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看,与传统的机架/塔式服务器相比,刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用,并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。
刀片式服务器已经成为高性能计算集群的主流,在全球超级500 强和国内100 强超级计算机中,许多新增的集群系统都采用了刀片架构。由于采用刀片服务器可以极大减少所需外部线缆的数量,可以大大降低由于线缆连接故障带来的隐患,提高系统可靠性。
IBM 提供的Blade Center 是一个7U 的19 英寸机架装置,可以为刀片服务器提供冗余电源、冗余风扇、管理单元以及连接背板,并可安装网络交换机模块等。每一Blade Center 可以安装14 个刀片服务器,不同CPU 的刀片服务器可以混插,并支持刀片服务器的热插拔。采用刀片服务器,单一机柜最多可容纳84 个刀片服务器,共168 个处理器。目前,IBM的刀片支持Intel Xeon, Opteron 和PowerPC 等不同CPU 类型,以及AIX、Linux、Windows 等不同操作系统。由于刀片中心包含了交换机模块和独立的管理模块,可以极大地减少所需线缆和外部交换机。它的优点主要如下:
(1)大大降低运行管理费用
(2)高处理能力密度,节省宝贵空间和占地费用
(3)低耗电降低电费
(4)低散热减少空调费用
(5)可靠性设计更加完善,减少停机时间
(6)冗余电源、风扇
(7)光路诊断
(8)电缆连接点大大减少
(9)冗余交换模块和电缆连接
通常人们按照外形结构的不同将服务器分成塔式、机架式、刀片式服务器三种类型,那么这三种服务器之间究竟有什么区别,各自适合应用于哪些方面呢?
塔式服务器一般是大家见得最多的,它的外形及结构都与普通的PC机差不多,只是个头稍大一些,其外形尺寸并无统一标准。
塔式服务器的主板扩展性较强,插槽也很多,而且塔式服务器的机箱内部往往会预留很多空间,以便进行硬盘,电源等的冗余扩展。这种服务器无需额外设备,对放置空间没多少要求,并且具有良好的可扩展性,配置也能够很高,因而应用范围非常广泛,可以满足一般常见的服务器应用需求。
这种类型服务器尤其适合常见的入门级和工作组级服务器应用,而且成本比较低,性能能满足大部分中小企业用户的要求,目前的市场需求空间还是很大的。
但这种类型服务器也有不少局限性,在需要采用多台服务器同时工作以满足较高的服务器应用需求时,由于其个体比较大,占用空间多,也不方便管理,便显得很不适合。
机架服务器实际上是工业标准化下的产品,其外观按照统一标准来设计,配合机柜统一使用,以满足企业的服务器密集部署需求。机架服务器的主要作用是为节省空间,由于能够将多台服务器装到一个机柜上,不仅可以占用更小的空间,而且也便于统一管理。 机架服务器的宽度为19英寸,高度以U为单位(1U=1.75英寸=44.45毫米),通常有1U,2U,3U,4U,5U,7U几种标准的服务器。
这种服务器的优点是占用空间小,而且便于统一管理,但由于内部空间限制,扩充性较受限制,例如1U的服务器大都只有1到2个PCI扩充槽。此外,散热性能也是一个需要注意的问题,此外还需要有机柜等设备,因此这种服务器多用于服务器数量较多的大型企业使用,也有不少企业采用这种类型的服务器,但将服务器交付给专门的服务器托管机构来托管,尤其是目前很多网站的服务器都采用这种方式。
这种服务器由于在扩展性和散热问题上受到限制,因而单机性能比较有限,应用范围也受到一定限制,往往只专注于某在方面的应用,如远程存储和网络服务等。
在价格方面,机架式服务器一般比同等配置的塔式服务器贵上二到三成。
刀片服务器是一种HAHD(High Availability High Density,高可用高密度)的低成本服务器平台,是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的,其主要结构为一大型主体机箱,内部可插上许多“刀片”,其中每一块刀片实际上就是一块系统母板,类似于一个个独立的服务器,它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统。每一块刀片可以运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。而且,也可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的刀片可以连接起来提供高速的网络环境,共享资源,为相同的用户群服务。在集群中插入新的刀片,就可以提高整体性能。而由于每块刀片都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。
刀片服务器比机架式服务器更节省空间,同时,散热问题也更突出,往往要在机箱内装上大型强力风扇来散热。此型服务器虽然空间较节省,但是其机柜与刀片价格都不低,一般应用于大型的数据中心或者需要大规模计算的领域,如银行电信金融行业以及互联网数据中心等。
目前,节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务,成为对下一代服务器的新要求,而刀片服务器正好能满足这一需求,因而刀片服务器市场需求正不断扩大,具有良好的市场前景。
服务器硬盘接口分类
不同接口技术的服务器硬盘也决定了它们各自更好的适用环境。单独存在的SATA硬盘服务器产品如今并不多见,大多是一些针对入门应用的塔式服务器中。而SCSI及SAS由于具有CPU占用率低、连接设备多等诸多特点,性能上明显优于SATA接口硬盘,因此可以在企业数据中心、安全服务器等应用环境中部署。目前看来,市面上的服务器硬盘或服务器产品,也大多呈现两种形态:Ultra320 SCSI及SAS/SATA。
一、风光依旧的SATA接口
SATA接口又被称之为“串行接口”,所以现在采用SATA接口的硬盘都被习惯的叫做串口硬盘。它是继IDE硬盘之后的一次演变。SATA的物理设计是以光纤通道作为蓝本,所以采用了四芯的数据线。SATA接口发展至今主要有3种规格,其中目前普遍使用的是SATA-2规格,传输速度可达3GB/秒,如图1所示为某品牌固态硬盘采用的SATA-2接口规格。
图1 SATA-2接口示意
现在已经有SATA-3接口出现,如图3所示即为西部数据的一款SATA-3接口的服务器硬盘。SATA-3接口除了将传输速率提高到了6GB/秒之外,还对诸多数据类型提供了读取优化设置。当然对于用户来说,SATA-3接口的出现并不意味着现有的SATA-2产品会被淘汰,因为SATA-3虽然采用了全新INCITS ATA8-ACS标准,但依然可以兼容旧有的SATA设备。
图2 SATA-3接口示意
由于SATA接口的服务器硬盘,技术相当成熟而且构造成本不高,因此相对于其他接口类型的产品来说,其市场价位是比较平民化的,如图3所示。相信对于预算不高的企业用户来说,在原来的服务器架构中升级同样接口但容量更大的SATA-2接口硬盘,是最好的选择了。
二、应用更普及的SCSI接口
SCSI接口的服务器硬盘是现在多数服务器中采用的一种,它具有数据吞吐量大、CPU占有率极低的特点:用于连接SCSI接口硬盘的SCSI控制器上有一个相当于CPU功能的控制芯片,能够替代CPU处理大部分工作现在普遍采用的.Ultra 320标准的SCSI接口硬盘,数据传输率可达320MB/秒。SCSI接口服务器硬盘及SCSI控制器如图4所示。
图4 SCSI硬盘及控制器
另外,SCSI硬盘具有的支持热拔插技术的SCA2接口,也非常适合部署在现在的工作组和部门级服务器中。SCSI硬盘必须通过SCSI接口才能使用,现在服务器主板一般都集成了SCSI接口,也可以安装专门的SCSI接口卡来连接更多个SCSI设备,所以其横向扩展能力是比较强的。
图5 服务器主板SCSI接口
那么,SCSI接口的服务器硬盘,主要强于哪些方面,又适用于怎样的企业环境中呢?首先,SCSI对磁盘冗余阵列(RAID)的良好支持,可以满足有大数据存储的企业环境,同时数据安全性也有保障再者,SCSI硬盘的转速早已高达15000rpm,这让企业数据中心的处理性能得到了保障再次,其较低的CPU占用率以及多任务的并行处理特性,都可为成长型企业环境提供较强力的数据处理及存储支持。最后,从如图6所示现在的市场价格对比来看,SCSI接口硬盘整体上要低于SAS接口硬盘,但明显高于SATA接口硬盘,所以,其更适合装配在对数据存储有一定的安全需求、容量需求、高处理性能需求的企业环境中。
三、追求性能最大化的SAS接口
“SAS”就是串行连接SCSI的意思,简单理解就是SCSI接口技术的升级改良,目的就是进一步改进SCSI技术的效能、可用性和扩充性。其特点就是可以同时连接更多的磁盘设备、更节省服务器内部空间比如SAS接口减少了线缆的尺寸,且用更细的电缆搭配,而且SAS硬盘有2.5英寸的规格,如图7所示即为希捷(Savvio 15K.2)2.5英寸SAS硬盘接口。
图7 2.5英寸SAS硬盘接口
更好的空间占用特点使得这种接口的硬盘可以广泛部署在刀片服务器中。在2U高度内使用 8个 2.5英寸的SAS硬盘位已经成为大多数OEM服务器厂商的选择。另外,对于预算不高无法更换现有服务器的企业来说,亦可采用SAS和SATA硬盘共存的升级方式,SAS接口良好的向下兼容性使得企业用户可以将它们用在不同的应用场合。比如SATA硬盘可用于一般事务性处理,而SAS硬盘则可专注于数据量大、数据可用性极为关键的应用中。如图8所示为上亿信息(SNT)推出的ST-1042SAS-D7硬盘抽取盒,它就完美地混合支持SAS和SATA硬盘共存,且可以搭配SAS或SATA硬盘控制卡来支持RAID 0、1、5磁盘阵列模式。
图8 SAS/SATA硬盘抽取盒
比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盘,SAS 硬盘要贵一些,如图9所示:这主要还是缘由其更好的扩展性、兼容性以及更可靠的容错能力。而从从服务器市场来看,国内外主力服务器厂商都已经纷纷推出采用SAS硬盘的机型,只是具体产品的应用和市场状况有所不同。比如定位于部门级应用的惠普 ProLiant DL380 G5、适用于流媒体服务及电子商务的IBM System x3650 M2 等,都提供了SAS硬盘的全面支持。
四、应用高端的光纤接口
光纤通道(FC,Fibre Channel)是一种为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的接口,其可大大提高多硬盘系统的通信速度。对于大型的ERP系统,或是在线实时交易系统等需要更大传输量、更快反应速度的应用环境而言,此类接口的服务器硬盘是最好的选择当然其产品价格自然也就更高于前面
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